Leben in Grenzen
Jeder abiotische Faktor wirkt mit einer bestimmten Intensität auf ein Lebewesen, z. B. mit 5 °C oder mit 25 °C. Wie der Organismus darauf reagiert, lässt sich als Kurve darstellen.
- Toleranzkurve:Diagramm, das eine Lebensäußerung (z. B. Wachstum, Aktivität, Überlebensrate) gegen die Intensität eines Umweltfaktors aufträgt; sie zeigt die erblich festgelegte Reaktionsnorm einer Art und ist meist glockenförmig.
- Minimum und Maximum:Grenzwerte des Faktors, unterhalb bzw. oberhalb derer der Organismus nicht mehr überlebt.
- Toleranzbereich:Spanne zwischen Minimum und Maximum, in der Leben möglich ist; ihre Größe heißt Toleranzbreite.
- Optimum:Intensität des Faktors, bei der die Lebensäußerung am stärksten ausgeprägt ist.
- Pessimum:Randbereiche nahe Minimum und Maximum: Der Organismus überlebt, wächst und vermehrt sich aber kaum oder gar nicht.
- Stenök und euryök:Arten mit engem Toleranzbereich heißen stenök, mit weitem euryök; bezogen auf einen Faktor z. B. stenotherm/eurytherm (Temperatur) oder stenohalin/euryhalin (Salzgehalt).
- Gesetz des Minimums:Das Wachstum wird von dem Faktor begrenzt, der am stärksten im Mangel ist (LIEBIG); mehr von einem anderen Faktor steigert es dann nicht.
- Wirkungsgesetz:Alle Umweltfaktoren wirken zusammen; ob und wie gut eine Art gedeiht, bestimmt vor allem der Faktor, der am weitesten von ihrem Optimum entfernt ist.
Toleranzkurve: Minimum → Pessimum → Optimum → Pessimum → Maximum; begrenzend wirkt der Faktor, der am weitesten vom Optimum entfernt ist
Toleranz im Experiment
Wie tolerant eine Art gegenüber einem Faktor ist, klärt ein Experiment. Aussagekräftig ist es nur, wenn sich allein der untersuchte Faktor ändert.
- Unabhängige Variable:der Faktor, den man gezielt verändert, z. B. die Temperatur.
- Abhängige Variable:die gemessene Reaktion, z. B. Zahl der Tiere je Abschnitt, Überlebensrate oder Wachstum.
- Kontrollvariablen:alle übrigen Faktoren wie Luftfeuchte, Licht, Untergrund sowie Alter und Vorbehandlung der Tiere; sie werden konstant gehalten.
- Temperaturorgel:Metallrinne, die an einem Ende gekühlt und am anderen beheizt wird; es entsteht ein gleichmäßiges Temperaturgefälle, entlang dessen sich Tiere frei verteilen.
- Präferendum:Vorzugsbereich, den ein Tier bei freier Wahl aufsucht; er liegt meist nahe am Optimum, ist aber nicht dasselbe.
- Aussagekraft:Viele Tiere, mehrere Wiederholungen und eine Eingewöhnungszeit gleichen Zufall und Stress aus; die Mittelwerte stellt man als Diagramm dar.
Ziehe den orangen Temperaturfühler über die Orgel — oder tippe auf einen Abschnitt, wähle den Fühler mit Tab und verschiebe ihn mit ←/→. Bleibt er kurz auf einem Abschnitt, landen Temperatur und Tierzahl in der Messtabelle und im Diagramm. Miss alle zwölf Abschnitte und vergleiche dann mit der zweiten Tierart.
Halte fest: Bei freier Wahl sammeln sich die Tiere um ihr Präferendum — Kellerasseln im Kühlen, Mehlkäferlarven deutlich wärmer. Die Toleranzgrenzen zeigt die Temperaturorgel nicht: Dazu hält man Tiere bei festen Temperaturen und prüft, ob sie überleben.
Toleranzexperiment: eine unabhängige Variable ändern, die abhängige Variable messen, alle Kontrollvariablen konstant halten — mit vielen Individuen und Wiederholungen
Allgemeine Hinweise
Präferendum ist nicht Optimum
Wo sich Tiere bei freier Wahl aufhalten, ist nicht zwingend die Temperatur, bei der sie am besten wachsen. Beide Werte liegen oft nah beieinander, werden aber in verschiedenen Versuchen bestimmt.
Kurven sind oft schief
Oberhalb des Optimums fallen Temperaturkurven meist steiler ab als darunter. Hitze schädigt Proteine dauerhaft, Kälte verlangsamt dagegen nur den Stoffwechsel.
Nur ein Faktor darf sich ändern
Ändern sich entlang der Orgel auch Licht oder Feuchte, lässt sich die Verteilung keinem Faktor mehr zuordnen. Deshalb deckt man die Rinne ab und hält den Untergrund überall gleich feucht.